Abkantpresse

Überblick über Blechbearbeitung

Blechmetallverarbeitung:

Blechbearbeitung ist ein umfassender Kaltumformprozess für dünne Metallbleche (üblicherweise unter 6 mm), der Scheren, Stanzen, Biegen, Schweißen, Nieten, Umformen mit Werkzeugen sowie Oberflächenbehandlung umfasst. Ihre wesentliche Eigenschaft ist, dass die Dicke desselben Bauteils konstant ist.

Verfahren der Blechbearbeitung:

1. Werkzeuglose Fertigung: Bei diesem Verfahren werden Bleche mit Geräten wie CNC-Stanzmaschinen, Laserschneidanlagen, Schermaschinen, Biegemaschinen und Nietmaschinen bearbeitet. Es wird in der Regel für die Musterfertigung oder Kleinserienproduktion eingesetzt und ist kostenintensiver.

2. Werkzeuggebundene Fertigung: Bei diesem Verfahren werden Bleche mithilfe fester Werkzeuge (Stanzwerkzeuge) bearbeitet. Häufig verwendete Werkzeuge sind Abstanz- und Umformwerkzeuge. Es wird hauptsächlich für die Serienfertigung eingesetzt und ist kostengünstiger.

Verfahren zur Blechbearbeitung:

1. Werkzeuglose Bearbeitung: Bei diesem Verfahren werden Bleche mit Geräten wie CNC-Stanzmaschinen, Laserschneidanlagen, Schermaschinen, Biegemaschinen und Nietmaschinen bearbeitet. Es wird in der Regel für die Musterfertigung oder Kleinserienproduktion eingesetzt und ist vergleichsweise teuer.

2. Werkzeuggebundene Bearbeitung: Bei diesem Verfahren werden Bleche mithilfe fester Werkzeuge (Stanzwerkzeuge) bearbeitet. Dazu zählen typischerweise Abstanz- und Umformwerkzeuge. Es wird hauptsächlich für die Serienfertigung eingesetzt und ist vergleichsweise kostengünstig.

Ablauf der Blechbearbeitung

• Stanzen: CNC-Stanzmaschine, Laserschneiden, Schermaschine; Umformen – Biegen, Strecken, Stanzen: Biegemaschine, Stanzpresse usw.

• Weitere Bearbeitung: Nieten, Gewindeschneiden usw.

• Schweißen

• Oberflächenbehandlung: Pulverbeschichtung, Galvanisierung, Drahtziehen, Siebdruck usw.

Blechfertigungsprozesse – Stanzen

Zu den gängigsten Blechstanzverfahren zählen CNC-Stanzen, Laserschneiden, Schermaschinen und Stanzwerkzeuge. Derzeit ist das CNC-Stanzen das am häufigsten eingesetzte Verfahren. Das Laserschneiden wird hauptsächlich in der Prototypenphase verwendet, doch sind die Bearbeitungskosten hier relativ hoch. Stanzwerkzeuge kommen vorwiegend bei der Massenfertigung zum Einsatz.

Im Folgenden stellen wir vorrangig das Blechstanzen mittels CNC-Stanzen vor.

CNC-Stanzen, auch als Revolverstanzen bezeichnet, eignet sich für das Stanzen, das Bohren von Löchern, das Ziehen von Löchern sowie das Aufbringen von Versteifungsrippen usw. Die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit beträgt ±0,1 mm. Die Blechdicken, die mittels CNC-Stanzen verarbeitet werden können, sind:

Kaltgewalztes Blech, warmgewalztes Blech < 3,0 mm;

Aluminiumblech < 4,0 mm;

Edelstahlblech < 2,0 mm.

1. Es gelten Mindestgrößenanforderungen für das Stanzen. Die minimale Stanzgröße hängt von der Lochform, den mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs und der Materialdicke ab. (Siehe Abbildung unten)

2. Lochabstand und Randabstand beim CNC-Stanzen. Der Mindestabstand zwischen der Kante des gestanzten Lochs und der Außenkontur eines Teils unterliegt bestimmten Einschränkungen, die von der Form des Teils und der Lochform abhängen. Wenn die Kante des gestanzten Lochs nicht parallel zur Außenkante des Teils verläuft, darf dieser Mindestabstand nicht kleiner als die Materialdicke t sein; bei parallelem Verlauf darf er nicht kleiner als 1,5t sein. (Siehe Abbildung unten)

3. Beim Ziehen von Löchern beträgt der Mindestabstand zwischen dem gezogenen Loch und der Kante 3T, der Mindestabstand zwischen zwei gezogenen Löchern 6T, und der Mindestsicherheitsabstand zwischen dem gezogenen Loch und der Biegungskante (innen) 3T + R (T ist die Blechdicke, R ist der Biegeradius).

4. Beim Stanzen von gezogenen, gebogenen und tiefgezogenen Teilen ist ein bestimmter Abstand zwischen der Lochwand und der geraden Wand einzuhalten. (Siehe untenstehende Abbildung)

Blechverarbeitungstechnologie – Umformen

Die Blechumformung umfasst hauptsächlich Biegen und Strecken.

1. Blechbiegen

1.1. Das Blechbiegen erfolgt vorwiegend mit Biegemaschinen.

Verarbeitungsgenaugkeit der Biegemaschine:

Erstes Biegen: ±0,1 mm

Zweites Biegen: ±0,2 mm

Mehr als zwei Biegungen: ±0,3 mm

1.2. Grundregeln der Biegereihenfolge: Biegen von innen nach außen, von klein nach groß, zuerst spezielle Formen biegen und danach allgemeine Formen, wobei sichergestellt wird, dass der vorherige Arbeitsgang die nachfolgenden Arbeitsgänge nicht beeinträchtigt oder stört.

1.3. Gebräuchliche Biegewerkzeugformen:

1.4. Mindestbiegeradius von gebogenen Teilen: Beim Biegen eines Werkstoffs wird die äußere Schicht im Rundungsbereich gestreckt, während die innere Schicht komprimiert wird. Bei konstanter Materialdicke nimmt die Dehnung und Kompression mit abnehmendem Innenradius (r) zu. Überschreitet die Zugspannung an der äußeren Rundung die Zugfestigkeit des Materials, treten Risse und Brüche auf. Daher sollte das konstruktive Design gebogener Teile übermäßig kleine Biegeradien an den Rundungen vermeiden. Die Mindestbiegeradien für häufig verwendete Materialien im Unternehmen sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Tabelle der Mindestbiegeradien für gebogene Teile:

1.5. Allgemeine Höhe der geraden Kante von gebogenen Teilen: die minimale Höhe der geraden Kante sollte nicht zu klein sein. Mindesthöhenanforderung: h > 2t

Falls die Höhe der geraden Kante h < 2t des gebogenen Teils erhöht werden muss, ist zunächst die Biegehöhe zu vergrößern und das Teil danach auf die gewünschte Größe zu bearbeiten; alternativ ist vor dem Biegen eine flache Nut im Verformungsbereich der Biegung anzubringen.

1.6. Höhe einer geraden Kante mit schräger Seite: Bei einem gebogenen Teil mit schräger Seite beträgt die Mindesthöhe der Seite: h = (2–4)t > 3 mm

1.7. Lochabstand an gebogenen Teilen: Lochabstand: Nach dem Stanzen muss sich das Loch außerhalb des Biegeverformungsbereichs befinden, um eine Verformung während des Biegens zu vermeiden. Der Abstand von der Lochwand zur Biegungskante ist in der nachstehenden Tabelle angegeben.

1.8. Bei lokal gebogenen Teilen ist die Biegelinie an Stellen plötzlicher geometrischer Änderungen zu vermeiden. Bei einer teilweisen Biegung eines Randabschnitts, um eine Spannungskonzentration und Rissbildung an scharfen Ecken zu vermeiden, kann die Biegekante um einen bestimmten Abstand von der abrupten Maßänderung entfernt werden (Abbildung a) oder eine Fertigungsnut angebracht werden (Abbildung b) oder ein Fertigungsloch gestanzt werden (Abbildung c). Beachten Sie die maßlichen Anforderungen in den Abbildungen: S > R; Nutbreite k ≥ t; Nuttiefe L > t + R + k/2.

1.9. Die abgeschrägte Kante einer gebogenen Kante sollte die Verformungszone meiden.

1.10. Konstruktionsanforderungen für tote Kanten: Die Länge einer toten Kante hängt von der Materialdicke ab. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, beträgt die minimale Länge der toten Kante L > 3,5t + R. Dabei ist t die Wanddicke des Materials und R der kleinste innere Biegeradius des vorhergehenden Arbeitsgangs (wie rechts in der folgenden Abbildung gezeigt).

1.11. Zusätzliche Fertigungspositionierlöcher: Um eine genaue Positionierung des Blechrohlings in der Form zu gewährleisten und eine Verschiebung des Rohlings während des Biegevorgangs zu verhindern – was zu fehlerhaften Produkten führen würde – sollten bereits in der Konstruktionsphase Prozesspositionierlöcher vorgesehen werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Insbesondere bei Teilen, die mehrfach gebogen und geformt werden, müssen die Prozesslöcher als Positionierungsreferenz dienen, um kumulative Fehler zu reduzieren und die Produktqualität sicherzustellen.

1.12. Unterschiedliche Abmessungen führen zu unterschiedlicher Herstellbarkeit:

Wie in der obigen Abbildung dargestellt: a) Das Stanzen des Lochs vor dem Biegen erleichtert die Einhaltung der Genauigkeit der L-Abmessung und vereinfacht die Bearbeitung. b) und c) Wenn die Genauigkeit der L-Abmessung besonders hoch ist, muss zunächst gebogen und anschließend das Loch bearbeitet werden, was aufwendiger ist.

1.13. Elastischer Rückstau (Springback) von Biegeteilen: Viele Faktoren beeinflussen den elastischen Rückstau, darunter die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs, die Wanddicke, der Biegeradius sowie der Normalkraftdruck während des Biegevorgangs.

Je größer das Verhältnis des Innenfugenradius zur Blechdicke des gebogenen Teils ist, desto größer ist die Rückfederung.

Das Einpressen von Versteifungsrippen in der Biegezone verbessert nicht nur die Steifigkeit des Werkstücks, sondern hilft auch, die Rückfederung zu unterdrücken.

2. Blechtiefziehen

Blechtiefziehen erfolgt hauptsächlich mittels CNC-Stanzmaschine oder herkömmlicher Stanzmaschine und erfordert verschiedene Tiefziehstempel oder -matrizen.

Die Form des gezogenen Teils sollte möglichst einfach und symmetrisch sein; zudem sollte das Teil stets in einem einzigen Arbeitsgang gezogen werden.

Bei Teilen, die mehrere Tiefziehvorgänge erfordern, müssen Markierungen, die während des Tiefziehprozesses auf der Oberfläche entstehen können, zulässig sein.

Unter der Voraussetzung, dass die Montageanforderungen erfüllt sind, sollte eine gewisse Neigung der gezogenen Seitenwände zugelassen werden.

2.1. Anforderungen an den Fasenradius zwischen Boden und geradem Wandabschnitt des gezogenen Teils:

Wie in der Abbildung dargestellt, sollte der Fasenradius zwischen dem Boden des gezogenen Teils und der geraden Wand größer als die Blechdicke sein, d. h. r > t. Um den Ziehvorgang zu vereinfachen, wird r1 im Allgemeinen mit (3–5)t angenommen; der maximale Fasenradius sollte kleiner oder gleich dem Achtfachen der Blechdicke betragen, d. h. r1 < 8t.

2.2. Fasenradius zwischen Flansch und Wand des gezogenen Teils:

Wie in der Abbildung dargestellt, sollte der Fasenradius zwischen Flansch und Wand des gezogenen Teils größer als das Zweifache der Blechdicke sein, d. h. r2 > 2t. Um den Ziehvorgang zu vereinfachen, wird r2 im Allgemeinen mit (5–10)t angenommen. Der maximale Flanschradius sollte kleiner oder gleich dem Achtfachen der Blechdicke betragen, d. h. r2 < 8t.

2.3. Fasenradius zwischen Flansch und Wand des gezogenen Teils: Wie in der Abbildung dargestellt, sollte der Fasenradius zwischen dem Flansch und der Wand des gezogenen Teils größer als das Zweifache der Blechdicke sein, d. h. r2 > 2t. Um den Zugvorgang reibungsloser zu gestalten, wird r2 im Allgemeinen mit (5–10)t gewählt. Der maximale Flanschradius sollte kleiner oder gleich dem Achtfachen der Blechdicke sein, d. h. r2 ≤ 8t.

2.4. Innendurchmesser kreisförmiger gezogener Teile: Wie in der Abbildung dargestellt, sollte der Innendurchmesser kreisförmiger gezogener Teile D > d + 10t betragen, damit die Druckplatte während des Ziehens nicht wellig wird.

2.5. Fasenradius zwischen benachbarten Wänden eines rechteckigen gezogenen Teils: Wie in der Abbildung dargestellt, sollte der Fasenradius zwischen benachbarten Wänden eines rechteckigen gezogenen Teils r3 > 3t betragen. Um die Anzahl der Ziehoperationen zu reduzieren, sollte r3 möglichst größer als H/5 gewählt werden, damit das Teil in einem einzigen Zug hergestellt werden kann.

2.6. Bei der einstufigen Herstellung eines kreisförmigen, randlosen Zugteils müssen die dimensionsbezogenen Verhältnisse zwischen Höhe und Durchmesser die folgenden Anforderungen erfüllen:

Wie in der Abbildung dargestellt, sollte beim einstufigen Herstellen eines kreisförmigen, randlosen Zugteils das Verhältnis von Höhe H zu Durchmesser d kleiner oder gleich 0,4 sein, d. h. H/d ≤ 0,4.

2.7. Dickenänderung gezogener Bauteile: Aufgrund unterschiedlicher Spannungsniveaus an verschiedenen Stellen ändert sich die Materialdicke eines gezogenen Bauteils nach dem Ziehvorgang. Im Allgemeinen bleibt die Dicke in der Mitte des Bodens unverändert, das Material wird an den abgerundeten Bodenecken dünner, verdickt sich nahe dem Rand (Flansch) am oberen Ende und verdickt sich ebenfalls an den abgerundeten Ecken rechteckiger gezogener Bauteile. Bei der Konstruktion gezogener Produkte sollten die Maße auf der Produktzeichnung eindeutig angeben, ob Außenmaße oder Innenmaße eingehalten werden müssen; Außen- und Innenmaße dürfen nicht gleichzeitig spezifiziert werden.

3. Weitere Blechumformungen:

Versteifungsrippen – Rippen werden in Blechteile eingepresst, um die strukturelle Steifigkeit zu erhöhen.

Lamellen – Lamellen werden häufig in verschiedenen Gehäusen oder Umhüllungen zur Belüftung und Wärmeableitung eingesetzt.

Lochanschrägung (Lochziehen) – Wird zum Gewindeschneiden oder zur Steigerung der Steifigkeit von Öffnungen verwendet.

3.1. Versteifungsrippen:

Auswahl der Struktur und Abmessungen von Versteifungsrippen

Grenzabmessungen für den Stempelabstand und den Stempelrandabstand

3.2. Jalousien:

Das Verfahren zur Herstellung von Jalousien besteht darin, mit einer Kante des Stempels das Material zu schneiden, während der restliche Teil des Stempels das Material gleichzeitig dehnt und verformt, wodurch eine wellenförmige Struktur mit einer offenen Seite entsteht.

Typische Struktur von Jalousien. Anforderungen an die Jalousiengröße: a > 4t; b > 6t; h < 5t; L > 24t; r > 0,5t.

3.3. Loch-Flanschen (Ziehen eines Lochs):

Es gibt viele Arten des Loch-Flanschens; am gebräuchlichsten ist das Flanschen von Innenlöchern für Gewinde.

Blechfertigungstechnologie – Schweißen

Bei der Konstruktion von Blechschweißverbindungen ist das Prinzip „symmetrische Anordnung von Schweißnähten und Schweißpunkten, Vermeidung von Zusammenlauf, Ansammlung und Überlappung“ zu beachten. Sekundäre Schweißnähte und Schweißpunkte dürfen unterbrochen werden, während wichtige Schweißnähte und Schweißpunkte durchgängig sein müssen. Zu den in der Blechverarbeitung üblichen Schweißverfahren zählen Lichtbogenschweißen und Widerstandsschweißen.

1. Lichtbogenschweißen:

Zwischen den Blechteilen muss ausreichend Platz für das Schweißen vorhanden sein. Der maximale Schweißspalt sollte 0,5–0,8 mm betragen, und die Naht muss gleichmäßig und eben sein.

2. Widerstandsschweißen

Die Schweißfläche muss eben und frei von Falten, Rückfederung usw. sein.

Die Maße für das Widerstands-Punktschweißen sind in der nachstehenden Tabelle dargestellt:

Abstand der Widerstands-Lötpunkte

In praktischen Anwendungen können bei der Schweißung kleiner Teile die Daten in der nachstehenden Tabelle als Referenz herangezogen werden. Bei der Schweißung größerer Teile kann der Abstand zwischen den Schweißpunkten entsprechend vergrößert werden, wobei er im Allgemeinen nicht weniger als 40–50 mm betragen sollte. Bei nicht tragenden Teilen kann der Abstand zwischen den Schweißpunkten auf 70–80 mm erhöht werden.

Blechdicke t, Durchmesser der Lötstelle d, minimaler Durchmesser der Lötstelle dmin, minimaler Abstand zwischen benachbarten Lötstellen e. Falls die Bleche unterschiedliche Dicken aufweisen, ist die Dicke des dünnsten Blechs maßgebend.

Anzahl der Blechlagen und Dickenverhältnis beim Widerstandsschweißen

Beim Widerstandspunktschweißen werden üblicherweise zwei Blechlagen verarbeitet, maximal jedoch drei. Das Dickenverhältnis der einzelnen Lagen in der Schweißverbindung sollte zwischen 1/3 und 3 liegen.

Falls drei Lagen zum Schweißen erforderlich sind, ist zunächst das Dickenverhältnis zu prüfen. Ist dieses vertretbar, kann das Schweißen durchgeführt werden. Andernfalls sollten Prozesslöcher oder Prozesskerben vorgesehen, zwei Lagen separat geschweißt und die Schweißpunkte versetzt angeordnet werden.

Blechverarbeitungstechnologie – Oberflächenbehandlung

Die Oberflächenbehandlung von Blech dient sowohl korrosionsschützenden als auch dekorativen Zwecken. Zu den gängigen Oberflächenbehandlungen für Blech zählen: Pulverbeschichtung, elektrolytische Verzinkung, Feuerverzinkung, Oberflächenoxidation, Oberflächenbürsten und Siebdruck. Vor der Oberflächenbehandlung sind Öl, Rost, Schweißschlacke usw. von der Blechoberfläche zu entfernen.

1. Pulverbeschichtung:

Es gibt zwei Arten von Oberflächenbeschichtungen für Blech: Flüssiglack und Pulverlack. Wir verwenden üblicherweise Pulverlack. Mittels Verfahren wie Pulverspritzen, elektrostatischer Adsorption und Hochtemperatur-Backen wird eine Farbschicht in verschiedenen Farben auf die Blechoberfläche aufgebracht, um deren optischen Eindruck zu verbessern und die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu erhöhen. Es handelt sich um ein weit verbreitetes Verfahren zur Oberflächenbehandlung.

Hinweis: Zwischen Blechen, die von verschiedenen Herstellern beschichtet wurden, kann es zu Farbunterschieden kommen. Daher sollten Bleche gleicher Farbe, die auf derselben Anlage hergestellt werden, idealerweise vom selben Hersteller beschichtet werden.

2. Elektro-Galvanisierung und Feuerverzinkung durch Eintauchen:

Die Verzinkung der Oberfläche von Blech ist ein gängiges Verfahren zur oberflächlichen Korrosionsschutzbehandlung und verbessert zudem das Erscheinungsbild. Die Verzinkung lässt sich in Elektro-Galvanisierung und Feuerverzinkung unterteilen.

Die Elektro-Galvanisierung erzeugt ein helleres und glatteres Erscheinungsbild; die Zinkschicht ist dünner und daher häufiger im Einsatz.

Die Feuerverzinkung erzeugt eine dickere Zinkschicht sowie eine Zink-Eisen-Legierungsschicht, wodurch eine höhere Korrosionsbeständigkeit als bei der Elektro-Galvanisierung erreicht wird.

3. Oberflächenanodisierung:

Dieser Abschnitt behandelt vorwiegend die Oberflächenanodisierung von Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Die Oberflächenanodisierung von Aluminium und Aluminiumlegierungen kann verschiedene Farben erzeugen und erfüllt sowohl einen Schutz- als auch einen dekorativen Zweck. Gleichzeitig bildet sich auf der Materialoberfläche eine anodische Oxidschicht. Diese Schicht weist eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit sowie gute elektrische und thermische Isoliereigenschaften auf.

4. Oberflächenbürsten:

Das Material wird zwischen den oberen und unteren Rollen der Bürstmaschine platziert. Schleifbänder sind an den Rollen befestigt. Angetrieben durch einen Motor wird das Material durch die Schleifbänder hindurchgepresst, wodurch Linien auf der Materialoberfläche entstehen. Die Stärke der Linien variiert je nach Typ des verwendeten Schleifbands. Der Hauptzweck besteht darin, das Erscheinungsbild zu verbessern. Diese Oberflächenbürstbehandlung wird im Allgemeinen nur bei Aluminiummaterialien in Betracht gezogen.

5. Siebdruck:

Siebdruck ist ein Verfahren zum Aufbringen verschiedener Markierungen auf die Oberfläche von Materialien. Es gibt im Allgemeinen zwei Methoden: Flachsiebdruck und Tampondruck. Flachsiebdruck wird hauptsächlich für ebene Oberflächen verwendet, während für tiefere Vertiefungen Tampondruck erforderlich ist.

Für den Siebdruck ist eine Siebdruckform erforderlich.

Das Biegen von Blechen erfordert Erfahrung; beobachten Sie, wie erfahrene Handwerker Bleche biegen und warum sie es auf diese Weise tun. Um mehr über Biegemaschinen oder Biegeverfahren zu erfahren, wenden Sie sich bitte an unser JUGAO CNC MACHINE-Team.